Способ нейтрализации породы при рекультивации отвалов угольных шахт

Способ нейтрализации породы при рекультивации отвалов угольных шахт

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: рекультивация почв, Сущность изобретения:при проведении рекультивации отвалов пород угольных шахт в породу вносят известь, а затем водную суспензию клеток Bacillus megaterlum, штамм ВНИИСХМ В-135 из расчета 75 - 100 г сухой биомассы клеток/га. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4912122/13 (22) 18.02.91 (46) 23.01.93. Бюл. N. 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей среды в угольной промышленности (72) А,П.Красавин, И.В.Катаева, Г.А,Оборин и Е.В.Козлова (73) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт охраны окружающей среды в угольной промышленности (56) Зайцев. Г,А. Микрофлора отвалов открытых угольных разработок/ В сб.: Растительность и промышленные загрязнения, изд-во

УФ АН СССР. — Свердловск: 1970; с,144—

149.

Изобретение относится к обработке кислых почв, преимущественно предназначено для нейтрализации пиритсодержащих пород угольных шахт при биологической рекультивации. Кроме того, предлагаемый способ может быть использован при мелиорации кислых почв в сельском и лесном хозяйстве.

Известен способ нейтрализации кислых почв с помощью удобрения, содержащего окись кальция, магния, фосфора, кремния, алюминия, микроэлементы и примеси.

При внесении в кислую почву данного удобрения повышается нитрифицирующая способность почвы и увеличивается количество подвижных форм калия, Недостатком известного способа является вторичное закисление почвы, Оно обус„„Я3„„1790572 АЗ (st)s С 05 F 11/08, С 12 N 1/00 (54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПОРОДЫ

ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ (57) Использование: рекультивация почв, Сущность изобретения:при проведении рекультивации отвалов пород угольных шахт в породу вносят известь, а затем водную суспензию клеток Bacillus megatertum, штамм

ВНИИСХМ B-135 из расчета 75 — 100 r сухой биомассы клеток/га. 2 табл. ловлено тем, что в кислой почве всегда присутствуют тионовые бактерии вида

Thiobaclllus thlooxldans при участии которых происходит окисление серы до свободной серной кислоты, В составе известного удобрения сера содержится в значительных количествах (11,2 — 17,5 ) и при окислении ее тионовыми бактериями создается избыточная кислотность, Для нейтрализации вторично закисленных почв требуется дополнительно многократное внесение извести в повышеннь1х количествах.

Известен способ нейтрализации сульфидизированных грунтов при проведении мероприятий по созданию растительного покрова на отвалах угольных шахт и разрезов при биологической рекультивации породных отвалов, который заключается в том, 1790572 что для снижения активности тионовых бактерий и для завершения процесса окисления сульфидов в грунты вносят известь, количество которой рассчитывают не по гидролитической кислотности, а по полному кислотно-щелочному балансу. Из суммы неорганических соединений серы и емкости поглощения вычитают сумму одно- и двухвалентнь1х оснований и получают потребное количество извести,, Недостатком данйого способа является то, что некоторое снижение активности тионовых бактерий в период нейтрализации грунтов не приводит к полному завершению процесса окисленля сульфидов.

Количество извести, рассчитанное по кислотно-щелочному балансу, не подавляют полностью жизнедеятельности тионовых бактерий Thiobacilius thlooxidans u

ТЫоЬасillus ferroxidans, а только снижает их активность, что требует многократного внесения значительных количеств извести, а зто замедляет процесс биологической рекультивации отвалов.

Целью изобретения является повышение зффективности способа.

Указанная цель достигается тем, что в способе нейтрализации пород при рекультивации отвалов угольных шахт, включающий внесение извести, согласно изобретению, после внесенля извести в породу вносят Bacillus megaterium штамм ВНИИ СХМ В-135 в количестве 75 — 125 r/ãà, При внесении Bacillus megaterlum штамм ВНИИСХМ В-135 идет процесс подавления деятельности тионовых бактерий, ускоряющих процесс окисления пирита 1л завершается процесс закисления пиритсодержащих пород.

Штамм Bacillus megaterium штамм

ВНИИСХМ В-135 депонирован в группе споровых микроорганизмов, Используется для предотвращения эакисления рекультивированных породнь1х отвалов угольных шахт, содер>кащих пирит, для предотвращения закисления нейтрализованных кислых почв в сельском хозяйстве. Штамм находится в коллекции микроорганизмов ВНИИ сельхозмикробиологии, Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Нейтрализации подвергались пиритсодержащие породы отвалов угольных шахт, Величина рН водная 2,7 —,3,0; общего железа в солевой вытяжке 100 мг/100 r породы; железо в окисной форме 142 142 м г/100 г породы (что составляет 75, от общего железа); железо в закисной форме

48 мг/100 r породы, водорастворимых сульфатов — 0,8 1,5, количество сульфидов

55 незначительна ввиду небольшого содержания, При внесении штамма в количестве

75 г/га на 90 сутки активность бактерий

Thiobacillus thiooxidans u Thiobacillus

ferroxidans заметно падает по сравнению с исходной величиной, но бактериальный титр остается еще в пределах 10 2 — 10, что свидетельствует о продолжении окислительного процесса (см.табл.2). Активность тионовых бактерий при внесении штамма в количестве 50 г/га снижается, но остается достаточной (бактериальный титр 10 — 10 )

-3 -4 для проявления окислительных свойств.

Исследования показали, что при внесении бактерий свыше 125 г/га не наблюдалось вторичного закисления породы.

Однако внесение свыше 125 r/ãà зкономически нецелесообразно.

Данные химического анализа (см.табл.2), проведенные в динамике, пол0,4 - 0,7 (,. Количество тионовых бактерий в пиритсодержащих грунтах вида

Thlobacillus thiooxidans составляет 10, вида Thlobaclllus ferrioxldans -10

В пиритсодержащие породы вносят известь, рассчитанную по гидролитической кислотности, Перемешивают с породой на глубину 10- 15 см, затем инокулируют водной суспензией Bacillus megaterium штамм ВНИИСХМ В-135 в количестве 75 — 125 г/ra.

Для изучения антагонистических свойств . культуры Bacillus megaterium штамм ВНИИСХМ В-135 по отношению к тионовым бактериям Thiobacillus

"5 й1оохЫапз, Thlobaclllus ferrioxidans содержащихся в пиритсодержащей породе были поставлены лабораторные опыты. Порода представлена средней и мелкой фракцией.

Гидролитическая кислотность породы со20 ставила 14,5 г-экв/100 г породы, Порода была отобрана с глубины 10 — 15 см с отвала.

После внесения извести породу инокулировали Bacillus rnegaterium штамм ВНИИСХМ

В-135 в количествах 0,01 г; 0,008 г; 0,006 г;

25 0,004 r; 0,003 г; на сосуд, что в пересчете нэ

1 га породного отвала составило соответственно 150 г; 125 г; 100 г; 75 г и 50 r.

Результаты испытаний представлены в табл.1, 30 Как видно из табл.1 при внесении в породу штамма в количестве 125 гlга активность тионовых бактерий уже на 30 сутки полностью подавлена. При.внесении 100 г/га происходит полное подавление бактерий

35 Thlobacillus thlooxi dans, Бактерии

Thiobacillus ferroxldans на 60 сут имели титр

10, однако это количество на окислительные процессы пиритсодержэщей породы влияния не оказывает, так как активность их

1790572 ляет жизнедеятельность тионовых бактерий, тем самым способствует завершению процесса закисления пиритсодержащей породы и создает благоприятные условия для

5 остальной микрофлоры, присутствовавшей в породе, которая принимает участие в почвообрабатывании. Таким образом создаются благоприятные условия для произрастания фитоценоза на отвалах

10 угольных шахт, что ускоряет процесс почвообразования и биологической рекультивации отвалов. ностью подтверждают результаты микробиологического исследования.

Таким образом, внесение в породутолько одной извести не может предотвратить процессы вторичного закисления субстрата, ввиду активности тионовых бактерий, присутствующие в породе в значительном количестве.

Внесение в породу антагонистической культуры ВассИЬ5 megaterlum штамм ВНИИСХМ В-135 после внесения извести подавФормула изобретения

Способ нейтрализации породы при рекультивации отвалов угольных шахт путем внесения в породу извести, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективтаблица 1

Результаты микробиологических анализов при внесении в породу Bacillus megaterium штамм

ВНИИСХМ 5-135

Тит бакте ий

Вид бактерий

Количество

Вас111ов megaterlum штамм вниисхм

В-135

90 сут.

60 сут.

20 сут.

20 су.

10 сут, до внесения ю

1О"

1О уэ

10 ю

10-2

1 О-э

1О

10-7 ю" юе

102

1О

50 г/га

75 г/га

100 r/ãà

125 г/ra

Нет

101

Нет

1О

Нет

Нет

Нет

То же

То же

То же

150 г!га

108

108

10-7

10-8

ТЫооасбlвз ferroxidans

Thiobaclllus thlooxldans

Thiobacillus ferroxldans

Thlobaclllus thiooxidans

Thlobacillus ferroxidans

Thlobacillus thlooxIdans

Thlobacillus ferroxldans

Thlobacillus thIooxldans

ThiobacllIus ferroxldans

Thiobaclllus thiooxidans

Thiobacillus ferroxidans

Thiobacillus thioox!dans

108

108

108

108

108

f08

108 ю-я

108, -.9

1О

104

107

108

10++.

10-4

104

10 8.

108

10.8 ности способа, после внесения извести в породу вносят водную суспензию клеток

Bacillus megaterium, штамм ВНИИСХМ B135 из расчета 75 — 100 г сухой биомассы клеток на 1 га. ю ю

1О

1 0-7

10-з

1О-4

1О

107 ю

107

108 ю

1790572 а а 1 Ръ ct сч Ф со

cD В В О> ct I о о о о

)5 о

М

С>

Ю у

I5 с о

CL

Ц

l

С> о

Х

5 CDI

М ((> O о

СГ XLI (l>

>( о

СЧ О CD W СО

I»» l С Э О>.

3 с0 Л- (О е» м»

Фф о с>

X ц„ и

3 „

О 5 с X о (:

LO о

Щ

l»

О

О л

СЭ

».!

Щ (П

О

r„

О

О о а с0 а о в ч» с» с» СЧ ч—

CO (O (О (О CO CD

СЧ СЧ СЧ С 4 СЧ СЧ а со О с0 а о (О (Ч » !4 СЧ

СЧ (О (О (О (О (О (O

СЧ СЧ СЧ СЧ (Ч СЧ СЧ

СО СО О С 4 (Ч (Ч (О (О (О (О

СЧ (Ч СЧ СЧ! о !О

О Q

Е

5 с о

О. (-С

I- (>

О >О

C> O

5 X

>С

СО (О t С 4 СЧ - I e4 м» а» е» ° ъ е ч- чСЧ СЧ СЧ СЧ СЧ (Ч С4 сч а е I» с0 (О О о о» о о

С4 СЧ СЧ СЧ С4 СЧ СЧ СЧ!

Я ъ ."„„

m

m о ", * о о х и

Iх о с

4> V

X 5

>4 с>.

5 о о а о о в о сч (> (О CD (О CD CO (О

Ю

О х

О

®

М о

О.

О (р (С

Щ

X > Г

Х (0

О О

О Щ кк8

5 (.> о

Iо !

О

М (C! ((I

l »»

L l» о а

О СЧ

+ +

X X о о

Щ

° « ь

LA

СЧ

+.

r X о о

Щ

Щ ! ! а о (»

+ +

X X.

О О

СС! Щ!

«»

О LA

Q СЧ

+ +

X X Z о о.о

Cg C(I ! ь »

L l о а а л

+ +

Z X о о о а

X о! с л

О (D

O I»

О. 5 с= М о

IО

cD

6> ща

5 С > !

cD CQ

5 ху. (C ! (2 ((!

С,"

o -

cQ .» о (>) Д.

C> Cg

I5 „)

Щ (I> «> с (>) ъ

3(B

Щ

О О> оь О х Е я

5 ш й:С о о

Щ

С0

Ñ0 Cb С ) Ф I CO CD О С9

D> СО В В СО (D (О O СО а со сч о а а С0 а сч сч в о в сч о о

t» Л (О (О (О CD (D (О LO (О LA Ф .4 СГ Ф еб (3 - О Ф СЧ О %3" О - O (О e) С> сР Ю

Г - Со О e n (.> rr e СО Л Л- Ct> O О О, О (О с> о л в в а а о (D О л л- t- (О CD

О> С0 ("Э N СЧ СЧ (Ч СЧ о (ч а а о о с4 о о (ч а

О О С Е> (О О О (Ч О О СЗ С>

СЧ СЧ Л Л C СЧ СЧ I Л I» т- та О Ф а Сб Ф ct О О О - (О О - с- О

С0 СО О В Со СО Со В В О О О В В В О О

Л Л СО Л-- Л-. Л- Л- Л-- Л Со Со Со Л Л- Л- Со Со (Ч СЧ A СЧ (Ч СЧ СЧ (Ч (Ч (Ч (Ч (Ч СЧ (Ч СЧ CV

СЧ

Q> (>0 l ! ! ! ! ! ! г

О>

LA (D о о Lo LA cD а сч О сч

CO О " СЧ СЧ С9 С Э С Э е- Ф !(3 !!3

С ) CO CO (О CO (О (O (O (О (О (О ееееееееееее

1790572

CQ CQ

Ф ЬООФ

° СЧ О СЧ С О О CD О В

Э СЧ О СЧ СЧ CD О В О

° — - - O O - О О О

CQ

S

O. сч о о в о сч в Оо

С Ъ СЭ С"Ъ С 1 N С ) С ) С Э N СЧ о

I»

S Ф

М

m О,„ о с r +

О О О cD Л - О F О

<о <о о л о сч о о а а Е О О сО СО сГ О О

М

s Ф

ФОФ. с(Z )) о

C о а о т и о л

В О СО О В со о с"

N О о

СО о о л сч е с ) сО а т со в в î î со со со о о

Л I-- I-- СО СО Л- Л- Л СО СО

N N СЧ СЧ N СЧ N N СЧ СЧ О Х

Ф о

: X o о а а а сг а о а сч о в сч сч - О

CD (О CD CD CO CD CO CD CD CD

N СЧ СЧ СЧ N СЧ N СЧ

О о

Ф

Ф

) о о о о î о ь о

o o

CO N СЧ - 1) N в с о со со

N N СЧ а ь СО ь в

N N ч—

О О О ID И ID О О О CZ) о о — с с" в о о т с

cD cD <О сО СО ID <О cD <О <О о аХ

O.

9 6 9 9 6 6 9 6 6 6 о с сС Ф о а> с Х

o о

S

Щ

О.

Ф о о

1о о

Ф

z

Ю о

Я с о а с

1

Ф

IZ ь х о

I- .д о с о о о

K

Щ - д х о

ОCO

ФОО

Б

T S

CQ

CQ . .CQ

l l - о о а о а л

+ + +

r r z z о о о о

CQ

l а

+

z о

С0 Ф

l l

I» I о а

ID Л

+ +

r z

О О О

CQ CQ

l l

l I о а о сч

+ +

z z

o o